JP2009293385A - Fuel injection valve and fuel injection control device for engine using the same - Google Patents
Fuel injection valve and fuel injection control device for engine using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009293385A JP2009293385A JP2008144607A JP2008144607A JP2009293385A JP 2009293385 A JP2009293385 A JP 2009293385A JP 2008144607 A JP2008144607 A JP 2008144607A JP 2008144607 A JP2008144607 A JP 2008144607A JP 2009293385 A JP2009293385 A JP 2009293385A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel injection
- fuel
- needle valve
- valve
- engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
- F02M61/1893—Details of valve member ends not covered by groups F02M61/1866 - F02M61/188
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Description
本発明は、燃料噴射弁及びこれを用いた内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、詳しくは燃料噴射弁のノズル部の構造に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve and a fuel injection control device for an internal combustion engine using the same, and more particularly to a structure of a nozzle portion of the fuel injection valve.
内燃機関の燃料噴射弁は、中空空間を有するノズルケースと、該ノズルケースに同軸上に移動可能に内蔵された針弁とを備えており、針弁をリフト作動させてノズルケースの先端に設けられた噴射孔を開放することで、内部の空間に供給されている燃料を噴射孔から外部に噴射する機能を有する。
詳しくは、針弁の先端部には例えば三角錐状や円錐状に形成されたシート部が備えられている。一方ノズルケースの内壁には、針弁の先端部と密接可能なテーパ状のシート面が形成されている。そして、針弁のシート部とノズルケースのシート面とが当接あるいは離間することで開口面積が調整され、噴射孔からの燃料噴射量が制御される（特許文献１）。
A fuel injection valve for an internal combustion engine includes a nozzle case having a hollow space and a needle valve built in the nozzle case so as to be movable coaxially. The needle valve is lifted to be provided at the tip of the nozzle case. By opening the formed injection hole, it has a function of injecting the fuel supplied to the internal space to the outside from the injection hole.
In detail, the front-end | tip part of a needle valve is provided with the seat part formed in the shape of a triangular pyramid or a cone, for example. On the other hand, on the inner wall of the nozzle case, a tapered seat surface that can be brought into close contact with the tip of the needle valve is formed. The opening area is adjusted by contacting or separating the seat portion of the needle valve and the seat surface of the nozzle case, and the fuel injection amount from the injection hole is controlled (Patent Document 1).
ところで、発明者は、ディーゼルエンジンのように拡散燃焼を主体とする内燃機関において、燃料噴射弁による筒内への燃料噴射中に燃料噴射量を一時的に低下させる技術について先に出願した。この技術では、メイン噴射において、燃料噴射率、延いては燃料噴射量を一時的に低下させることで、筒内での燃料過濃領域の発生を抑制し、燃焼効率を改善するとともにスモークの発生を抑制させる（特許文献２）。
しかしながら、特許文献１に記載されている従来の燃料噴射弁では、閉弁状態から少しリフトさせただけでシート部の開口面積が大きく増加してしまう。したがって、このような燃料噴射弁を用いた内燃機関において、特許文献２に記載されているように燃料噴射率を低下させようとしても、燃料噴射率を一時的に安定して低下させることが困難であり、燃焼効率の改善やスモークを抑制する効果が十分に得られないといった問題点がある。 However, in the conventional fuel injection valve described in Patent Document 1, the opening area of the seat portion is greatly increased only by slightly lifting from the closed state. Therefore, in an internal combustion engine using such a fuel injection valve, even if it is attempted to reduce the fuel injection rate as described in Patent Document 2, it is difficult to temporarily reduce the fuel injection rate. Therefore, there is a problem that the effect of improving combustion efficiency and suppressing smoke cannot be obtained sufficiently.
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃料噴射率の一時的な低下を容易にかつ安定して制御可能な燃料噴射弁とこれを用いた燃料噴射制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to use a fuel injection valve capable of easily and stably controlling a temporary decrease in the fuel injection rate, and the fuel injection valve. An object of the present invention is to provide a fuel injection control device.
上記した目的を達成するために、請求項１は、先端に噴射孔を備えるとともに先端部の内壁にシート面を備えた筒状のノズルケースと、ノズルケース内に移動可能に内蔵され、先端部にシート面に密接して噴射孔への燃料の流通を遮断するシート部が形成されている針弁と、を備えた燃料噴射弁において、所定範囲の中間リフト位置における針弁の先端部とノズルケースの内壁との間に、噴射孔の噴孔面積より小さい隙間が形成され、針弁が中間リフト位置に位置しているときに、シート面とシート部との間を通過した燃料が隙間を介して噴射孔から噴射されることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, claim 1 includes a cylindrical nozzle case provided with an injection hole at the tip and a seat surface on the inner wall of the tip, and movably incorporated in the nozzle case. A needle valve formed with a seat portion that is in close contact with the seat surface and blocks the flow of fuel to the injection hole, and a needle valve tip portion and a nozzle at an intermediate lift position within a predetermined range A gap smaller than the injection hole area of the injection hole is formed between the inner wall of the case, and when the needle valve is positioned at the intermediate lift position, the fuel that has passed between the seat surface and the seat portion has a gap. It is injected from an injection hole through.
また、請求項２では、請求項１において、針弁が中間リフト位置に位置しているときに形成される隙間は、針弁のシート部より先端側に形成された柱状体とノズルケースの内壁との間に形成されることを特徴とする。
また、請求項３では、請求項２において、針弁の柱状体とノズルケースの内壁との間に形成される隙間は、針弁の移動方向に所定長さ平行に形成されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, the gap formed when the needle valve is located at the intermediate lift position is the columnar body formed on the front end side of the needle valve seat and the inner wall of the nozzle case. It is characterized by being formed between.
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the gap formed between the columnar body of the needle valve and the inner wall of the nozzle case is formed in parallel with a predetermined length in the moving direction of the needle valve. And
また、請求項４では、エンジンの筒内に直接燃料を噴射する請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁と、エンジンのトルク発生に寄与するメイン噴射中において、燃料噴射弁の針弁のリフト量を制御して燃料噴射率を一旦低下させ、その後に増加させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項５では、請求項４において、制御手段は、メイン噴射の開始後の燃料噴射率の増加に対して筒内での噴射燃料の燃焼による熱発生率が追従して増加しなくなったタイミングで、燃料噴射率の低下を開始することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the fuel injection valve according to any one of the first to third aspects, wherein the fuel is directly injected into the cylinder of the engine, and the fuel injection valve during main injection contributing to engine torque generation And a control means for once decreasing the fuel injection rate by controlling the lift amount of the needle valve and increasing it thereafter.
Further, in claim 5, the control means according to claim 4, wherein the heat generation rate due to combustion of the injected fuel in the cylinder does not increase following the increase in the fuel injection rate after the start of the main injection. The fuel injection rate starts decreasing at the timing.
また、請求項６では、請求項５において、制御手段は、メイン噴射期間中の後半で燃料噴射率の低下を開始することを特徴とする。
また、請求項７では、請求項４において、制御手段は、メイン噴射中において、燃料噴射弁の針弁のリフト量を中間リフト位置に制御して、燃料噴射率を一旦低下させることを特徴とする。
Further, according to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the control means starts to lower the fuel injection rate in the second half of the main injection period.
Further, according to a seventh aspect of the present invention, in the fourth aspect, during the main injection, the control means controls the lift amount of the needle valve of the fuel injection valve to the intermediate lift position to temporarily reduce the fuel injection rate. To do.
請求項１の燃料噴射弁によれば、所定範囲の中間リフト位置において噴射孔への燃料の流路面積が噴射孔の噴孔面積より小さい隙間によって規定されるので、この中間リフト位置において燃料噴射率を全開時より低い値に容易に且つ安定して制御することができる。
請求項２の燃料噴射弁によれば、針弁が所定範囲の中間リフト位置に位置しているときに噴射孔から噴射される燃料が通過する隙間は、針弁の先端に同軸上に形成された柱状体とノズルケースの内壁との間に形成されるので、この隙間を適宜設定することで中間リフ位置での燃料噴射率を正確に設定させることができる。
According to the fuel injection valve of the first aspect, the fuel flow area to the injection hole is defined by the gap smaller than the injection hole area of the injection hole at the intermediate lift position within a predetermined range. The rate can be easily and stably controlled to a lower value than when fully opened.
According to the fuel injection valve of the second aspect, the gap through which the fuel injected from the injection hole passes when the needle valve is located at the intermediate lift position within the predetermined range is formed coaxially at the tip of the needle valve. Since it is formed between the columnar body and the inner wall of the nozzle case, the fuel injection rate at the intermediate riff position can be accurately set by appropriately setting this gap.
請求項３の燃料噴射弁によれば、針弁が所定範囲の中間リフト位置に位置しているときに形成される隙間は、針弁の移動方向に所定長さ平行に形成されるので、この所定長さを針弁が移動する期間において燃料噴射率を一定に維持させることができる。
請求項４のエンジンの燃料噴射制御装置によれば、メイン噴射中において燃料噴射率が一時的に低下し、その低下した状態が一定期間維持されるので、筒内への燃料供給量の一時的な減少により拡散燃焼における燃料過濃領域の形成が確実に抑制され、スモーク排出量を低減できるととともに燃焼状態の改善により燃費を向上することができる。
According to the fuel injection valve of the third aspect, the gap formed when the needle valve is positioned at the intermediate lift position within the predetermined range is formed in parallel with the predetermined length in the moving direction of the needle valve. The fuel injection rate can be kept constant during a period in which the needle valve moves for a predetermined length.
According to the fuel injection control device for an engine of claim 4, the fuel injection rate is temporarily reduced during main injection, and the reduced state is maintained for a certain period of time, so that the amount of fuel supplied to the cylinder is temporarily reduced. Such a reduction reliably suppresses the formation of a fuel rich region in diffusion combustion, reduces the amount of smoke discharged, and improves the fuel consumption by improving the combustion state.
請求項５、６のエンジンの燃料噴射制御装置によれば、最適なタイミングで燃料噴射率の低下を開始できるので、燃焼状態の悪化を防止した上で、燃料過濃領域の形成をより確実に抑制することができる。
請求項７のエンジンの燃料噴射制御装置によれば、メイン噴射中において燃料噴射率を隙間によって規定される全開時より低い値に容易に且つ安定して一時的に低下させることができる。
According to the fuel injection control device for an engine of claims 5 and 6, since the reduction of the fuel injection rate can be started at an optimal timing, the deterioration of the combustion state is prevented and the formation of the fuel rich region is more reliably performed. Can be suppressed.
According to the engine fuel injection control apparatus of the seventh aspect, during the main injection, the fuel injection rate can be easily and stably reduced to a value lower than that at the time of full opening defined by the gap.
以下、図面に基づいて、本発明の燃料噴射弁の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の燃料噴射弁を備えたエンジンの概略構成図である。
本実施形態に係るエンジン１はディーゼルエンジンである。エンジンのシリンダヘッド２には、吸気ポート３及び排気ポート４が形成されているとともに、吸気ポート３及び排気ポート４を開閉する吸気弁５及び排気弁６が備えられている。
Hereinafter, an embodiment of a fuel injection valve of the present invention will be described based on the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine provided with a fuel injection valve of the present embodiment.
The engine 1 according to the present embodiment is a diesel engine. The cylinder head 2 of the engine has an intake port 3 and an exhaust port 4, and an intake valve 5 and an exhaust valve 6 that open and close the intake port 3 and the exhaust port 4.
また、シリンダヘッド２には、筒内７に燃料を噴射する燃料噴射弁１０が備えられている。燃料噴射弁１０は、コモンレール１１に貯留されている高圧の燃料が供給される。コモンレール１１には、燃料タンク１２から燃料ポンプ１３により高圧化された燃料が供給される。
燃料噴射弁１０には、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット、制御手段）２０により作動制御される。ＥＣＵ２０は、アクセルセンサ２１やクランク角センサ２２等からエンジン１の運転状況に関する検出情報を入力して、燃料噴射量及び燃料噴射時期を演算し、燃料噴射弁１０のソレノイド２３を作動制御することで、燃料噴射制御を行う。
The cylinder head 2 is provided with a fuel injection valve 10 that injects fuel into the cylinder 7. The fuel injection valve 10 is supplied with high-pressure fuel stored in the common rail 11. The common rail 11 is supplied with high pressure fuel from a fuel tank 12 by a fuel pump 13.
Operation of the fuel injection valve 10 is controlled by an ECU (engine control unit, control means) 20. The ECU 20 inputs detection information related to the operating state of the engine 1 from the accelerator sensor 21 and the crank angle sensor 22 and the like, calculates the fuel injection amount and fuel injection timing, and controls the operation of the solenoid 23 of the fuel injection valve 10. Then, fuel injection control is performed.
図２は、燃料噴射弁１０のノズル部２４の詳細を示す断面図である。
図２に示すように、燃料噴射弁１０は、筒状のノズルケース２５と、該ノズルケース２５に同軸上に移動可能に内蔵された針弁２６とを備えている。針弁２６は、前述のソレノイド２３により直接あるいは間接的に図中上下方向にリフト制御される。ノズルケース２５の先端中央部には、円柱状に突出した突出部２７が設けられている。突出部２７の内部には、ノズルケース２５と同軸上に円柱状の空間である燃料分配室２８が形成されている。燃料分配室２８を区分するノズルケース２５の突出部２７の内側壁２９は、ノズルケース２５の軸線と平行に形成されている。突出部２７には、燃料分配室２８と外部とを連通する噴射孔３０が数箇所形成されている。また、ノズルケース２５の燃料分配室２８より上方側の内壁には円環形状のシート面３１が形成されている。ノズルケース２５のシート面３０より上方の内部空間である燃料溜まり３２には、前述のコモンレール１１から高圧の燃料が供給される。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing details of the nozzle portion 24 of the fuel injection valve 10.
As shown in FIG. 2, the fuel injection valve 10 includes a cylindrical nozzle case 25 and a needle valve 26 built in the nozzle case 25 so as to be movable coaxially. The needle valve 26 is lift-controlled in the vertical direction in the drawing directly or indirectly by the solenoid 23 described above. A protruding portion 27 protruding in a columnar shape is provided at the center of the tip of the nozzle case 25. A fuel distribution chamber 28, which is a cylindrical space, is formed coaxially with the nozzle case 25 inside the protrusion 27. An inner wall 29 of the protrusion 27 of the nozzle case 25 that divides the fuel distribution chamber 28 is formed in parallel with the axis of the nozzle case 25. The projecting portion 27 is formed with several injection holes 30 that communicate the fuel distribution chamber 28 with the outside. An annular seat surface 31 is formed on the inner wall of the nozzle case 25 above the fuel distribution chamber 28. High pressure fuel is supplied from the above-described common rail 11 to the fuel reservoir 32 which is an internal space above the seat surface 30 of the nozzle case 25.
針弁２６の先端中央部には、同軸上に突出し円柱状に形成された突起部（柱状体）３３が備えられている。突起部３３は、燃料分配室２８内に挿入可能に配置され、その外径は燃料分配室２８より若干小さく設定されている。即ち、突起部３３とノズルケース２５の内側壁２９との間には、針弁２６の軸方向に延びる円筒状の隙間３４が形成されている。隙間３４の断面積は、噴射孔３０の総面積である噴孔面積より小さく設定されている。なお、針弁２６のリフト量（上下移動量）は、針弁２６が最も上方に移動したときに突起部３３が燃料分配室２８から上方に完全に脱するように設定されている。 At the center of the tip of the needle valve 26, there is provided a protrusion (columnar body) 33 protruding coaxially and formed in a cylindrical shape. The protrusion 33 is disposed so as to be insertable into the fuel distribution chamber 28, and has an outer diameter set slightly smaller than that of the fuel distribution chamber 28. That is, a cylindrical gap 34 extending in the axial direction of the needle valve 26 is formed between the protrusion 33 and the inner wall 29 of the nozzle case 25. The cross-sectional area of the gap 34 is set smaller than the nozzle hole area, which is the total area of the nozzle holes 30. It should be noted that the lift amount (vertical movement amount) of the needle valve 26 is set so that the protrusion 33 completely comes out of the fuel distribution chamber 28 upward when the needle valve 26 moves upward.
針弁２６の突起部３３より図中上方の基部側にはテーパ状に拡径されたシート部３５が形成されている。針弁２６を図中下方に移動させたときに、シート部３５とシート面３１とが全周に亘って密接する。
図３〜５は、針弁２６の移動状態を示す参考図であり、図３は全閉時、図４は中間開度時、図５は全開時である。
A seat portion 35 having a diameter increased in a tapered shape is formed on the base portion side in the figure above the protrusion portion 33 of the needle valve 26. When the needle valve 26 is moved downward in the figure, the seat portion 35 and the seat surface 31 are in close contact with each other over the entire circumference.
3 to 5 are reference diagrams showing the moving state of the needle valve 26. FIG. 3 shows a fully closed state, FIG. 4 shows an intermediate opening degree, and FIG. 5 shows a fully opened state.
図３に示すように、針弁２６を図中下方に最も移動させたリフト量０の場合に、上述のように針弁２６のシート部３５がノズルケース２５のシート面３１に密接し、燃料溜まり３２と燃料分配室２８との燃料の流通が遮断される。このようにして、燃料噴射弁１０は閉弁状態になり、噴射孔３０からの燃料噴射量は０となる。
図４に示すように、針弁２６を最下方位置から上方へ少し移動させた場合（中間開度時：中間リフト位置）には、シート部３５とシート面３１とが離間し、燃料溜まり３２と燃料分配室２８との空間が連通する。このとき、針弁２６の先端の突起部３３は燃料分配室２８から完全に脱していないので、燃料溜まり３２と燃料分配室２８とは噴射孔３０の噴孔面積より小さい隙間３４を介して連通する。
As shown in FIG. 3, when the lift amount is 0 when the needle valve 26 is moved most downward in the drawing, the seat portion 35 of the needle valve 26 is in close contact with the seat surface 31 of the nozzle case 25 as described above. The flow of fuel between the reservoir 32 and the fuel distribution chamber 28 is blocked. In this way, the fuel injection valve 10 is closed, and the fuel injection amount from the injection hole 30 is zero.
As shown in FIG. 4, when the needle valve 26 is moved slightly upward from the lowest position (at the time of intermediate opening: intermediate lift position), the seat portion 35 and the seat surface 31 are separated from each other, and the fuel reservoir 32. And the fuel distribution chamber 28 communicate with each other. At this time, since the protrusion 33 at the tip of the needle valve 26 is not completely removed from the fuel distribution chamber 28, the fuel reservoir 32 and the fuel distribution chamber 28 communicate with each other via a gap 34 smaller than the injection hole area of the injection hole 30. To do.
図５に示すように、針弁２６を図中上方に最も移動させたリフト量最大の場合には、突起部３３が燃料分配室２８から完全に脱し、燃料溜まり３２と燃料分配室２８との連通路が最大限大きくなる。
図６は、全閉状態から全開状態へ移行したときの燃料噴射率の推移を示すタイムチャートである。
As shown in FIG. 5, when the lift amount is maximum when the needle valve 26 is moved most upward in the drawing, the protrusion 33 is completely removed from the fuel distribution chamber 28, and the fuel reservoir 32 and the fuel distribution chamber 28 are separated from each other. The communication path is maximized.
FIG. 6 is a time chart showing the transition of the fuel injection rate when shifting from the fully closed state to the fully open state.
燃料噴射率は、全開時に対する燃料噴射量の割合を示しており、例えば図３のように全閉時では燃料噴射率は０に、図５に示すように全開時では１００となる。図４に示すように、中間開度時には、燃料噴射率は前開時より若干低下する。これは、中間開度時における針弁２６の突起部３３とノズルケース２６の内側壁２９との間の隙間３４の面積が噴射孔３０の噴孔面積より小さいためであって、燃料溜まり３２と噴射孔３０との間に絞りを備えたものと同じ効果が得られる。そして、この燃料噴射率の若干の上昇は、所定期間維持される。これは、突起部３３と内側壁２９とが針弁２６の軸線と平行に形成され、突起部３３が燃料分配室２８から脱するまでの間、隙間３４の面積が一定に維持されるためである。図５に示される全開時には、燃料噴射量は噴孔面積により規定される。このように、針弁２６を全閉状態から全開状態に移動させるだけで、中間開度時に所定リフト量の間、針弁２６の突起部３３とノズルケース２６の内側壁２９との間の隙間３４の面積により規定される燃料噴射率の低下した状態が維持されることとなる。 The fuel injection rate indicates the ratio of the fuel injection amount with respect to the fully opened state. For example, the fuel injection rate is 0 when fully closed as shown in FIG. 3, and 100 when fully opened as shown in FIG. As shown in FIG. 4, at the intermediate opening, the fuel injection rate is slightly lower than that at the front opening. This is because the area of the gap 34 between the projection 33 of the needle valve 26 and the inner wall 29 of the nozzle case 26 is smaller than the injection hole area of the injection hole 30 at the intermediate opening degree. The same effect as that provided with a throttle between the injection holes 30 can be obtained. The slight increase in the fuel injection rate is maintained for a predetermined period. This is because the protrusion 33 and the inner wall 29 are formed in parallel with the axis of the needle valve 26, and the area of the gap 34 is kept constant until the protrusion 33 is removed from the fuel distribution chamber 28. is there. When fully opened as shown in FIG. 5, the fuel injection amount is defined by the nozzle hole area. As described above, the clearance between the protrusion 33 of the needle valve 26 and the inner wall 29 of the nozzle case 26 is only a predetermined lift amount at the intermediate opening degree by simply moving the needle valve 26 from the fully closed state to the fully open state. The state where the fuel injection rate defined by the area 34 is lowered is maintained.
図７は、全開状態から一時的にリフト量を低下させたときの燃料噴射率の推移を示すタイムチャートである。
全開開度時（リフト量最大時）からリフト量を徐々に低下させ、その後中間開度時でリフト量を単純に反転して増加させることで、図７に示すように、中間開度時において、燃料噴射率が隙間３４の面積により規定される所定値に一定時間維持される。
FIG. 7 is a time chart showing the transition of the fuel injection rate when the lift amount is temporarily reduced from the fully opened state.
By gradually decreasing the lift amount from the fully open position (at the maximum lift amount) and then increasing the lift amount simply by reversing at the intermediate position, as shown in FIG. The fuel injection rate is maintained at a predetermined value defined by the area of the gap 34 for a certain period of time.
以上のように、本実施形態の燃料噴射弁１０では、燃料噴射のオンオフ切り換えや、リフト量の一時的な低下により、燃料噴射率が低下するが、その量は針弁２６の突起部３３とノズルケース２５の内側壁２９との間の隙間３４の面積によって規定されるので、従来技術のように、シート面３１とシート部３５との間の開口面積を制御する方法より、燃料噴射率を高精度に制御し且つ一定期間安定して維持することが可能となる。 As described above, in the fuel injection valve 10 of the present embodiment, the fuel injection rate is reduced by switching on / off of fuel injection or temporarily lowering the lift amount. Since it is defined by the area of the gap 34 between the inner side wall 29 of the nozzle case 25, the fuel injection rate is set by the method of controlling the opening area between the seat surface 31 and the seat portion 35 as in the prior art. It is possible to control with high accuracy and stably maintain for a certain period.
次に、上記燃料噴射弁１０を用いたエンジンの燃料噴射制御装置の最適な一実施形態について説明する。
図８は、機関トルク発生に寄与するメイン噴射における、針弁リフト量、燃料噴射率及び熱発生量の推移を示すタイムチャートである。図中、本実施形態を実線で示し、比較例として、燃料噴射率を噴射期間中一定とする従来技術を破線で示している。
Next, an optimum embodiment of an engine fuel injection control apparatus using the fuel injection valve 10 will be described.
FIG. 8 is a time chart showing the transition of the needle valve lift amount, the fuel injection rate, and the heat generation amount in the main injection that contributes to engine torque generation. In the figure, the present embodiment is indicated by a solid line, and as a comparative example, the prior art in which the fuel injection rate is constant during the injection period is indicated by a broken line.
本燃料噴射制御装置を構成するＥＣＵ２０は、クランク角に基づき、ある気筒が図中に示すタイミングａで開弁開始時期に至ったと判断すると、対応する気筒の燃料噴射弁１０の針弁２６のリフト量を０から増加させ始める（タイミングａ）。このときの針弁２６の制御は最大速度でリフト量を変化させてもよいし、所定の変化率に基づきリフト量を増加側に制御してもよい。リフト量の増加に追従して筒内７への燃料噴射率は急増して最大値に達し、筒内７に噴射された燃料が燃焼することにより筒内７での熱発生率が次第に増加する。 When the ECU 20 constituting the fuel injection control apparatus determines that a certain cylinder has reached the valve opening start timing at the timing a shown in the figure based on the crank angle, the lift of the needle valve 26 of the fuel injection valve 10 of the corresponding cylinder is lifted. The amount starts to increase from 0 (timing a). The control of the needle valve 26 at this time may change the lift amount at the maximum speed, or may control the lift amount to the increase side based on a predetermined change rate. Following the increase in the lift amount, the fuel injection rate into the cylinder 7 suddenly increases and reaches a maximum value, and the fuel injected into the cylinder 7 burns to gradually increase the heat generation rate in the cylinder 7. .
従来技術のように噴射期間中の燃料噴射率を一定とした場合には、燃料噴射率が最大値に保持されているにも拘わらず、あるタイミングｂ’で破線に示すように熱発生率の増加が頭打ち傾向に陥ることがある。この現象は、拡散燃焼による可燃混合気層で燃料と空気とが良好に混合せずに燃料過濃領域が形成され、結果として燃料過濃領域に過剰に存在する燃料が空気の不足により完全に燃焼せずに燃焼状態が悪化するためであり、燃料過濃領域の形成は筒内でのスモーク生成量の増大にも繋がる。 When the fuel injection rate during the injection period is constant as in the prior art, the heat generation rate of the heat generation rate as shown by the broken line at a certain timing b ′ is maintained even though the fuel injection rate is maintained at the maximum value. The increase may fall to a peak. This phenomenon is caused by the fact that fuel and air are not well mixed in the combustible mixture layer formed by diffusion combustion, and a fuel rich region is formed.As a result, excessive fuel in the fuel rich region is completely removed due to a lack of air. This is because the combustion state deteriorates without burning, and the formation of the fuel rich region also leads to an increase in the amount of smoke generated in the cylinder.
本実施形態では、タイミングｂ’より先行するタイミングｂでＥＣＵ２０が燃料噴射弁１０の針弁２６のリフト量を減少させ、リフト量が0に達しないタイミングｃに達した時点から図中タイミングｄに至るまでリフト量を増加させる。
上記のようにタイミングｂ’は、可燃混合気層で燃料と空気とが良好に混合せずに燃料過濃の領域が形成されて、筒内７での熱発生率が頭打ちになる時点であり、換言すれば、燃料噴射率の増加に対して熱発生率の増加が追従しなくなる時点である。このタイミングｂ’に対してタイミングｂは、燃料の慣性等の要因により針弁２６のリフト量の変化に対して燃料噴射率の追従が遅れたときの応答遅れ相当分だけ先行した時点であり、このタイミングｂで針弁２６のリフト量を減少し始めることにより、燃料過濃領域が形成され始めるタイミングｂ’に略一致した最適な時期で燃料噴射率が低下し始める。
In the present embodiment, the ECU 20 decreases the lift amount of the needle valve 26 of the fuel injection valve 10 at the timing b preceding the timing b ′, and reaches the timing d in the figure from the time point when the lift amount reaches the timing c that does not reach zero. Increase the lift amount.
As described above, the timing b ′ is a point in time when the fuel-rich region is formed in the combustible air-fuel mixture layer and the fuel-rich region is formed, and the heat generation rate in the cylinder 7 reaches a peak. In other words, it is the time when the increase in the heat generation rate does not follow the increase in the fuel injection rate. The timing b ′ is a timing that precedes the timing b ′ by an amount corresponding to the response delay when the follow-up of the fuel injection rate is delayed with respect to the change in the lift amount of the needle valve 26 due to factors such as the inertia of the fuel. By starting to decrease the lift amount of the needle valve 26 at this timing b, the fuel injection rate starts to decrease at an optimum timing substantially coincident with the timing b ′ at which the fuel rich region starts to be formed.
燃料噴射率の低下に伴って筒内７に供給される燃料が減少するため、燃料過濃領域内の過剰燃料の燃焼が促進されて燃料過濃領域が次第に縮小し、この燃料過濃領域に起因する筒内７でのスモークの生成が抑制される。また、結果として燃料と空気との混合が理論等量比に近いものとなって燃焼温度が上昇するため、既に燃料過濃領域で生成されているスモークの再燃焼も促進される。これらの２つの要因により、筒内７からのスモーク排出量が大幅に低減される。また、燃焼温度の上昇は、結果として図８のタイミングｂ’以降に示すように熱発生率の増加に繋がり、筒内７での燃焼状態が改善されることから燃費が大幅に向上する。 Since the fuel supplied to the cylinder 7 decreases as the fuel injection rate decreases, the combustion of excess fuel in the fuel rich region is promoted, and the fuel rich region gradually shrinks. The generation of smoke in the in-cylinder 7 is suppressed. As a result, the mixture of fuel and air becomes close to the theoretical equivalence ratio and the combustion temperature rises, so that the recombustion of smoke already generated in the fuel-rich region is also promoted. Due to these two factors, the amount of smoke discharged from the cylinder 7 is greatly reduced. Further, the increase in the combustion temperature results in an increase in the heat generation rate as shown after timing b 'in FIG. 8, and the combustion state in the cylinder 7 is improved, so that the fuel efficiency is greatly improved.
燃料過濃領域の形成による熱発生率の頭打ちは、燃料噴射の開始からかなり経過した時点で発生するため、必然的に燃料噴射率を減少させ始めるタイミングｂ’は燃料噴射率波形（メイン噴射期間）の後半の時期に設定される。換言すれば、燃料噴射率の立上がりタイミングａ’からタイミングｂ’までの期間ｔ１と、タイミングｂ’から燃料噴射率の立下がりタイミングｄ’までの期間ｔ２との間にｔ１＞ｔ２の関係が成立するように、タイミングｂ’は設定される。 Since the peak of the heat generation rate due to the formation of the fuel-rich region occurs at a point when a considerable amount of time has elapsed since the start of fuel injection, the timing b ′ that inevitably starts to decrease the fuel injection rate is the fuel injection rate waveform (main injection period) ) Is set in the latter half of the period. In other words, a relationship of t1> t2 is established between the period t1 from the rise timing a ′ to the timing b ′ of the fuel injection rate and the period t2 from the timing b ′ to the fall timing d ′ of the fuel injection rate. Thus, timing b ′ is set.
一方、針弁２６のリフト量はタイミングｂからタイミングｃに亘って減少した後、タイミングｃからタイミングｄに亘って増加する。このとき、燃料噴射率は、図８に示すように最高値から減少し所定値ｅに達すると一定時間保持された後に増加する。これは、上記のように、本実施形態の燃料噴射弁１０ではその構造上、リフト量を減少から増加に単純に切り換えるだけで、所定範囲の中間リフト時（中間開度時）で一定時間燃料噴射率が一定になるためである。更に、このときの燃料噴射率は隙間３４の面積に応じて設定される。燃料噴射率が一定となる時間は、リフト量の増減速度を変更したり、リフト量を減少から増加に反転する位置（図８中ｃ）を中間開度内で変更したりすることで設定可能であり、燃料過濃領域を形成する燃料が完全に燃焼し終えるように設定すればよい。また、リフト量を減少から増加に反転する際に一定時間リフト量を維持するように制御してもよく、このようにすれば燃料噴射率が一定になる時間を増加させることができる。 On the other hand, the lift amount of the needle valve 26 decreases from timing b to timing c, and then increases from timing c to timing d. At this time, the fuel injection rate decreases from the maximum value as shown in FIG. 8 and increases after being held for a certain time when reaching a predetermined value e. As described above, in the fuel injection valve 10 of the present embodiment, the fuel injection valve 10 according to the present embodiment has a structure in which the fuel amount is constant for a predetermined time at an intermediate lift (at the time of intermediate opening) within a predetermined range by simply switching the lift amount from decrease to increase. This is because the injection rate becomes constant. Further, the fuel injection rate at this time is set according to the area of the gap 34. The time during which the fuel injection rate is constant can be set by changing the rate of increase / decrease in the lift amount or changing the position where the lift amount reverses from decreasing to increasing (c in Fig. 8) within the intermediate opening. It may be set so that the fuel forming the fuel rich region is completely burned. Further, when the lift amount is reversed from the decrease to the increase, the lift amount may be controlled so as to be maintained for a certain time, and in this way, the time during which the fuel injection rate becomes constant can be increased.
本実施形態では、燃料噴射率の低下量が隙間３４の面積に応じて容易に設定されるとともに、その燃料噴射率の低下する期間が確保されるので、針弁２６のリフト制御の煩雑化を抑制しつつ燃料過濃領域を確実に抑制することができる。
また、燃料噴射率の低下を開始する時期を、燃料噴射率の増加に対して熱発生率の増加が追従しなくなるタイミングｂ’（必然的に燃料噴射率波形の後半）に設定しているため、結果として燃料過濃領域が形成され始める最適な時期に燃料噴射率の低下を開始でき、もって、燃料過濃領域の形成をより確実に抑制することができる。
In the present embodiment, the amount of decrease in the fuel injection rate is easily set according to the area of the gap 34, and a period during which the fuel injection rate decreases is ensured, so that the lift control of the needle valve 26 is complicated. It is possible to surely suppress the fuel-rich region while suppressing.
In addition, the timing at which the fuel injection rate starts to decrease is set to timing b ′ (necessarily the second half of the fuel injection rate waveform) at which the increase in heat generation rate does not follow the increase in fuel injection rate. As a result, the fuel injection rate can be lowered at an optimal time when the fuel-rich region begins to be formed, and the formation of the fuel-rich region can be more reliably suppressed.
なお、燃料噴射量を低下させるために、例えば燃料ポンプ１３を制御して燃圧を低下させる方法も考えられるが、本実施形態ではこのために燃圧を低下させる必要がない。したがって、燃料ポンプ１３の燃圧制御の煩雑化を防止するだけでなく、噴霧の微粒化が確保され、混合気を理論等量比に近づけて燃焼温度を上昇させることができ、燃費の向上及びスモークの再燃焼を促進させることができる。 In order to reduce the fuel injection amount, for example, a method of reducing the fuel pressure by controlling the fuel pump 13 is conceivable. However, in this embodiment, it is not necessary to reduce the fuel pressure. Therefore, not only complication of fuel pressure control of the fuel pump 13 can be prevented, atomization of the spray can be ensured, the air-fuel mixture can be brought close to the theoretical equivalence ratio, the combustion temperature can be raised, fuel consumption can be improved and smoke Recombustion can be promoted.
１ エンジン
１０ 燃料噴射弁
２０ ＥＣＵ
２５ ノズルケース
２６ 針弁
２９ 内側壁
３１ シート面
３３ 突起部
３４ 隙間
３５ シート部
1 Engine 10 Fuel injection valve 20 ECU
25 Nozzle case 26 Needle valve 29 Inner wall 31 Sheet surface 33 Projection part 34 Gap 35 Sheet part
Claims (7)
所定範囲の中間リフト位置における前記針弁の先端部と前記ノズルケースの内壁との間に、前記噴射孔の噴孔面積より小さい隙間が形成され、
前記針弁が前記中間リフト位置に位置しているときに、前記シート面とシート部との間を通過した燃料が前記隙間を介して前記噴射孔から噴射されることを特徴とする燃料噴射弁。 A cylindrical nozzle case having an injection hole at the tip and a sheet surface on the inner wall of the tip, and movably incorporated in the nozzle case, and in close contact with the sheet surface at the tip to the injection hole In a fuel injection valve provided with a needle valve formed with a seat portion for blocking the flow of fuel,
A gap smaller than the injection hole area of the injection hole is formed between the tip of the needle valve and the inner wall of the nozzle case at an intermediate lift position within a predetermined range,
The fuel injection valve, wherein when the needle valve is located at the intermediate lift position, the fuel that has passed between the seat surface and the seat portion is injected from the injection hole through the gap. .
前記エンジンのトルク発生に寄与するメイン噴射中において、前記燃料噴射弁の針弁のリフト量を制御して燃料噴射率を一旦低下させ、その後に増加させる制御手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。 The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel is directly injected into a cylinder of the engine.
Control means for temporarily lowering the fuel injection rate by controlling the lift amount of the needle valve of the fuel injection valve during the main injection contributing to the torque generation of the engine, and then increasing the fuel injection rate. A fuel injection control device for an engine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008144607A JP2009293385A (en) | 2008-06-02 | 2008-06-02 | Fuel injection valve and fuel injection control device for engine using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008144607A JP2009293385A (en) | 2008-06-02 | 2008-06-02 | Fuel injection valve and fuel injection control device for engine using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009293385A true JP2009293385A (en) | 2009-12-17 |
Family
ID=41541794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008144607A Withdrawn JP2009293385A (en) | 2008-06-02 | 2008-06-02 | Fuel injection valve and fuel injection control device for engine using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009293385A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012189039A (en) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Denso Corp | Fuel injection device |
| JP2013234598A (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-21 | Nippon Soken Inc | Fuel injection valve |
| JP2015140753A (en) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | fuel injection nozzle |
| JP2018003648A (en) * | 2016-06-29 | 2018-01-11 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of internal combustion engine |
| WO2020043496A1 (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injector |
| CN115288886A (en) * | 2022-07-07 | 2022-11-04 | 重庆红江机械有限责任公司 | Micro-spraying integrated double-electromagnetic control type ammonia fuel injector |
-
2008
- 2008-06-02 JP JP2008144607A patent/JP2009293385A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012189039A (en) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Denso Corp | Fuel injection device |
| JP2013234598A (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-21 | Nippon Soken Inc | Fuel injection valve |
| JP2015140753A (en) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | fuel injection nozzle |
| JP2018003648A (en) * | 2016-06-29 | 2018-01-11 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of internal combustion engine |
| WO2020043496A1 (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injector |
| CN115288886A (en) * | 2022-07-07 | 2022-11-04 | 重庆红江机械有限责任公司 | Micro-spraying integrated double-electromagnetic control type ammonia fuel injector |
| CN115288886B (en) * | 2022-07-07 | 2023-09-26 | 重庆红江机械有限责任公司 | Two electromagnetic control formula ammonia fuel injector of collection micro-jetting in an organic whole |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6172375B2 (en) | Control unit for direct injection gasoline engine | |
| EP2076662B1 (en) | Direct injection spark ignition internal combustion engine and method for controlling same | |
| JP6056989B2 (en) | Control unit for direct injection gasoline engine | |
| JP2009293385A (en) | Fuel injection valve and fuel injection control device for engine using the same | |
| CN107429625B (en) | Fuel injection control device for direct injection engine | |
| JP2018184869A (en) | Control device of internal combustion engine | |
| JP4244745B2 (en) | In-cylinder direct injection gasoline engine | |
| JP4548204B2 (en) | In-cylinder injection internal combustion engine | |
| JP2005532504A (en) | Control method for internal combustion engine | |
| JP2009156045A (en) | Fuel injection control device of engine | |
| JP5088282B2 (en) | Direct-injection spark ignition internal combustion engine | |
| JP4274063B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP2008095660A (en) | Control device for cylinder injection type spark ignition internal combustion engine | |
| JP2016180327A (en) | Fuel injection control device of direct injection engine | |
| JP5837849B2 (en) | In-cylinder injection engine control device | |
| WO2016152102A1 (en) | Fuel injection control device for direct injection engine | |
| JP2014088773A (en) | Spark ignition type internal combustion engine | |
| JP2012184747A (en) | Diesel engine | |
| JP6156195B2 (en) | Control unit for direct injection gasoline engine | |
| JP6156204B2 (en) | Control unit for direct injection gasoline engine | |
| JP2019105224A (en) | Premixing compression ignition type engine | |
| JP2011085103A (en) | Fuel injection system of internal combustion engine | |
| JP2008064073A (en) | Fuel injection device | |
| JP2006052665A (en) | Direct-injection spark ignition type internal combustion engine | |
| JP2006112241A (en) | Cylinder direct injection type internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110802 |